Por que a viscosidade de um líquido diminui com a temperatura e a de um gás aumenta?
15. Qual é a diferença entre Sistema e Volume de Controle?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada nas duas perguntas que temos aqui. A primeira pergunta é sobre por que a viscosidade de um líquido diminui com o aumento da temperatura, enquanto a de um gás aumenta. A segunda pergunta quer saber qual é a diferença entre “Sistema” e “Volume de Controle” na termodinâmica. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre propriedades dos fluidos e conceitos básicos de termodinâmica.

Passo 2

Vamos começar com a primeira pergunta: Por que a viscosidade de um líquido diminui com a temperatura e a de um gás aumenta?
Viscosidade de Líquidos:
A viscosidade é a medida de quão resistente um fluido é ao escoamento. Nos líquidos, as moléculas estão bem próximas umas das outras e interagem fortemente. Quando aumentamos a temperatura, fornecemos energia térmica para essas moléculas. Essa energia faz com que as moléculas vibrem mais e se movam com mais liberdade, diminuindo as forças de atração entre elas. Com menos forças de coesão, o líquido flui mais facilmente, ou seja, sua viscosidade diminui.
Viscosidade de Gases:
Já nos gases, as moléculas estão mais afastadas e movem-se livremente. A viscosidade dos gases está relacionada com a transferência de momento entre as moléculas. Quando a temperatura aumenta, as moléculas dos gases têm maior energia cinética e colidem com mais frequência e com mais força. Isso facilita a transferência de momento através do gás, aumentando sua viscosidade.
Então, resumindo:
  • Líquidos: Aumento da temperatura diminui a viscosidade porque as moléculas se movem mais livremente, reduzindo as forças de coesão.
  • Gases: Aumento da temperatura aumenta a viscosidade porque as moléculas colidem com mais energia e frequência, facilitando a transferência de momento.

Passo 3

Agora, vamos para a segunda pergunta: Qual é a diferença entre Sistema e Volume de Controle?
Sistema:
Na termodinâmica, um sistema é uma quantidade definida de matéria ou uma região do espaço que estamos analisando. Pode ser:
  • Sistema Aberto: Permite a troca de massa e energia com o ambiente.
  • Sistema Fechado: Permite apenas a troca de energia, não de massa.
  • Sistema Isolado: Não permite troca de massa nem de energia com o ambiente.
Exemplo: Um copo de água com tampa pode ser considerado um sistema fechado se a tampa não permite a passagem de massa, mas permite troca de calor.
Volume de Controle:
O volume de controle é uma região fixa no espaço através da qual a massa pode entrar ou sair. Diferente do sistema, o volume de controle foca nas fronteiras através das quais ocorrem os fluxos de matéria e energia. É muito usado para analisar processos contínuos, como o fluxo de ar em um ventilador.
Diferenças principais:
  • Sistema: Foca na quantidade de matéria ou energia selecionada para análise. Pode mover-se ou não.
  • Volume de Controle: Foca na região do espaço onde ocorrem as transferências de massa e energia. As fronteiras são fixas no espaço.

Resposta

  1. A viscosidade de um líquido diminui com o aumento da temperatura porque o aquecimento faz com que as moléculas se movam mais livremente, reduzindo as forças de coesão entre elas. Já a viscosidade de um gás aumenta com a temperatura porque o aumento da energia cinética das moléculas facilita a transferência de momento entre elas, aumentando a resistência ao escoamento.
  2. A diferença entre Sistema e Volume de Controle é que um Sistema é uma quantidade específica de matéria ou região do espaço que está sendo analisada, podendo trocar ou não massa e energia com o ambiente. Já o Volume de Controle é uma região fixa no espaço através da qual a massa e a energia podem entrar ou sair, focando nas transferências que ocorrem nas suas fronteiras.

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